04 Instala es de Recalque Bombeamento

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Centro de Ciências Exatas e Tecnologia
Disciplina: Hidráulica Aplicada
Professor: Emerson C. Rodrigues
INSTALAÇÕES DE RECALQUE 
(BOMBEAMENTO)
• Um sistema de recalque ou elevatório é o conjunto de
tubulações, acessórios, bombas e motores necessário
para transportar uma certa vazão de água ou qualquer
outro líquido de um reservatório (ou ponto) inferior
para outro reservatório (ou ponto) superior.
• Nos casos mais comuns de sistema de abastecimento
de água, ambos os reservatórios estão abertos para a
atmosfera e com níveis constantes, o que permite
tratar o escoamento como permanente.
INSTALAÇÕES DE RECALQUE 
(BOMBEAMENTO)
• Um sistema de recalque é composto, em geral, por três
partes:
Tubulação de Sucção: Que é constituída pela canalização que
liga o reservatório inferior à bomba, incluindo os acessórios
necessários, como válvula de pé com crivo, registro, curvas, redução
excêntrica etc.
Conjunto Elevatório: Que é constituído por uma ou mais
bombas e respectivos motores elétricos ou a combustão interna.
Tubulação de Recalque: Que é constituída pela canalização
que liga a bomba ao reservatório superior, incluindo registros, válvula
de retenção, manômetros, curvas e, eventualmente, equipamentos
para o controle dos efeitos do golpe de aríete.
DIMENSIONAMENTO DAS ESTAÇÕES DE 
BOMBEAMENTO
• Principais Tipos de Bombas
• As normas estabelecem quatro classes de bombas:
1) Centrifugas - cinética;
2) Rotativas - deslocamento positivo;
3) De êmbolo (ou de pistão) - deslocamento positivo;
4) Poço profundo (tipo turbina) - cinética.
• As instaladas para água e esgoto geralmente são
equipadas com bombas centrifugas acionadas por
motores elétricos.
EXEMPLO DE BOMBA CENTRÍFUGA
EXEMPLO DE BOMBA CENTRÍFUGA
RADIAL, HORIZONTAL, EM CORTE
PARCIAL.
EXEMPLOS DE BOMBAS ROTATIVAS
EXEMPLOS DE BOMBAS DE ÊMBOLO (OU
DE PISTÃO).
EXEMPLOS DE BOMBAS DE POÇO
PROFUNDO (TIPO TURBINA).
BOMBAS CENTRIFUGAS
• Para atender ao seu grande campo de aplicação,
as bombas centrifugas são fabricadas nos mais
variados modelos, podendo a sua classificação
ser feitas segundo vários critérios.
1) Movimento do líquido
a) sucção simples (rotor simples);
b) dupla sucção (rotor de dupla admissão).
2) Admissão do liquido
a) radial (tipos voluta e turbina);
b) diagonal (tipo Francis);
c) helicoidal.
3) Número de rotores (ou de estágios)
a) um estágio (um rotor);
b) estágios múltiplos (dois ou mais rotores).
4) Tipo de rotor
a) rotor fechado;
b) rotor semifechado;
c) rotor aberto;
d) rotor a prova de entupimento.
Aberto Semifechado Fechado
5) Posição do eixo
a) eixo vertical;
b) eixo horizontal;
c) eixo inclinado.
6) Pressão
a) baixa pressão (Hman ≤ 15 m);
b) média pressão (Hman de 15 a 50 m);
c) alta pressão (Hman ≥ 50 m).
ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA
POTÊNCIA DOS CONJUNTOS ELEVATÓRIOS
• O conjunto elevatório (bomba-motor) deverá vencer a diferença de
nível entre os dois pontos mais as perdas de carga em todo o
percurso.
• HG = a altura geométrica, isto é, a diferença de nível;
• HS = a altura de sucção, isto é, a altura do eixo da bomba sobre o
nível inferior;
• HR = a altura de recalque, ou seja, a altura do nível superior em
relação ao eixo da bomba;
• HG = HS+ HR;
• Hman = altura manométrica;
• HP = Perda de carga total (correspondente a parte de sucção mais a
de recalque)
• Hman = HS + HR + HP1,2
ALTURAS ESTÁTICAS
EXEMPLO: ALTURAS ESTÁTICAS DE
SUCÇÃO E DE RECALQUE.
• Sucção positiva
• Sucção negativa
POTÊNCIA DA BOMBA
• A potência recebida pela bomba, potência esta fornecida pelo
motor que aciona a bomba, é dada pela expressão:
• P = potência do motor, (1CV = 0,986 HP);
• γ = peso específico do liquido a ser elevado (H2O = 1000 kgf/m³);
• Q = vazão ou descarga, em m³/s;
• Hman = HM = altura manométrica, em m,
• ηb = é o coeficiente de rendimento global da bomba, que depende 
basicamente do porte e características do equipamento.
1 CV = 735,5 W
1CV = 75 Kgf.m/s
RENDIMENTO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS
Fonte: Azevedo Netto (1998).
POTÊNCIA DO MOTOR ELÉTRICO
• A potência elétrica fornecida pelo motor que
aciona a bomba, sendo (ηb*ηm) o rendimento
global, é dada por:
• onde: ηm é o rendimento de motores elétricos.
1 CV = 735,5 W
1CV = 75 Kgf.m/s
RENDIMENTO DE MOTORES 
ELÉTRICOS
Fonte: Azevedo Netto (1998).
POTÊNCIA INSTALADA
Para o cálculo do rendimento do conjunto, acrescenta-se à
potência encontrada uma certa folga para o motor elétrico.
• 50 % para bombas de até 2 HP
• 30 % para bombas de 2 a 5 HP
• 20 % para bombas de 5 a 10 HP
• 15 % para bombas de 10 a 20 HP
• 10 % para bombas de 20 HP
• Os motores elétricos brasileiros são normalmente
fabricados com as seguintes potências: HP ¼, 1/3, ½,
¾, 1, 11/2, 2, 3, 5, 6, 71/2, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40,
45, 50, 60, 80, 100, 125, 150 ,200 e 250.
• Para potências maiores os motores são fabricados sob
encomenda.
EXEMPLO 01:
Na instalação da figura deseja-se conhecer a altura manométrica da
bomba, a perda de carga total e altura geométrica entre os dois
reservatórios de água. Dados: Potência do motor elétrico P = 0,75
KW; ηm = 72 %; ηb = 66 %; LS = 2,5 m; LR = 17 m; DS = 100 mm;
DR = 75 mm; Q = 10 L/s; f = 0,02; ρágua = 1 g/cm
3 ; g = 9,8 m/s2.
DIMENSÃO DOS POÇOS DE SUCÇÃO
• As bombas de eixo vertical do tipo axial, por serem
mais sensíveis às condições de tomada de água nos
poços de sucção, exigem um estudo mais cuidadoso.
• A área mínima de um poço de sucção individual
(isolado) deve ser 12,5 vezes a área da seção de entrada
na tubulação.
• A área da seção de escoamento na parte inicial do poço
deve ser pelo menos 10 vezes a área da seção de
entrada na tubulação de sucção.
• A altura mínima de água acima da boca de sucção, para
a formação de vórtices, deve ser maior ou igual a uma
vez e meio o diâmetro (h ≥ 1,5 D).
• Para determinar o diâmetro de recalque tem que definir
anteriormente o tipo de operação do sistema moto-bomba, isto é, se
o mesmo é continuo ou não.
A) SISTEMA OPERADO CONTINUAMENTE
O diâmetro de recalque é calculado pela Equação de Bresse a seguir
apresentada, onde:
D é o diâmetro, dado em metros;
Q é a vazão, em m³/s;
K é uma constante que depende da velocidade do recalque.
DIAMETRO DE RECALQUE
VALORES DE “K” DA EQUAÇÃO DE BRESSE 
EM FUNÇÃO DA VELOCIDADE DE 
ESCOAMENTO
B ) SISTEMA NÃO OPERADO CONTINUAMENTE
(MENOS QUE 24 HORAS AO DIA)
Para o dimensionamento das linhas de recalque de bombas
que funcionam apenas algumas horas por dia, Forchheimer
propôs a seguinte Equação:
X = a relação entre o número de horas de funcionamento
diário do conjunto elevatório e 24 horas.
Q = a vazão em m³/s.
• A canalização de sucção é executada com um diâmetro
imediatamente superior ao do recalque.
• A canalização de sucção deve ser a mais curta possível,
evitando-se ao máximo as peças especiais.
• A altura máxima de sucção acrescida das perdas de cargas
deve satisfazer as especificações estabelecidas pelo
fabricante das bombas. Na prática, é muito raro atingir
7,0 m.
• Para a maioria das bombas centrifugas, a sucção deve ser
inferior a 5,0 m.
DIÂMETRO DE SUCÇÃO
ALTURA MÁXIMA DE SUCÇÃO
• A velocidade da água na boca de entrada das bombas,
geralmente, está compreendida entre 1,5 a 5 m/s., podendo-
se tomar 3 m/s como um termo médio representativo.
• Na seção de saída das bombas, as velocidades são mais
elevadas, podendo atingir o dobro destes valores.
ASSENTAMENTO
• O assentamento deverá ser feito sobre uma fundação de
preferência de concreto ou alvenaria isenta de vibrações.VELOCIDADE MÁXIMA NAS TUBULAÇÕES
• É a representação gráfica das funções que relacionam os
diversos parâmetros envolvidos em funcionamento de
uma bomba.
• Esta curva é obtida através de ensaios.
• Nos catálogos fornecidos pelos fabricantes de bombas,
são apresentados, em geral, três parâmetros em função da
vazão: altura manométrica, potência necessária e
rendimento.
CURVA CARACTERÍSTICA DE UMA BOMBA
EXEMPLO DE CURVA CARACTERÍSTICA 
DE UMA BOMBA
• A figura abaixo representa uma instalação elevatória
típica, onde o reservatório superior é elevado e, portanto,
a altura geométrica é positiva.
CURVA CARACTERÍSTICA DE UMA 
INSTALAÇÃO
• Quando a altura de sucção ultrapassando certos limites
(Tabela), podem apresentar problemas para a bomba
hidráulica, com aparecimento do fenômeno da cavitação.
• Quando a pressão absoluta em um determinado ponto se
reduz a valores abaixo de um certo limite, alcançando o
ponto de ebulição da água (para esta pressão) esse liquido
começa a ferver e os condutos ou peças (de bombas,
turbinas ou tubulações) passam a apresentar, em parte,
bolsas de vapor dentro da própria corrente.
• O fenômeno de formação e destruição dessas bolsas de
vapor é chamado de cavitação.
CAVITAÇÃO EM BOMBAS
EXEMPLO: CAVITAÇÃO EM UM ROTOR DE 
UMA BOMBA.
ALTURA MÁXIMA DE SUCÇÃO PARA NÃO 
HAVER CAVITAÇÃO EM BOMBAS
• Os fabricantes fornecem as curvas características das
bombas.
• Estas curvas fornecem o gráfico da vazão em função da
altura manométrica (diferença de pressão) e a altura
máxima de sucção sem cavitação.
• A altura máxima da sucção para bombas não afogadas
será dada por:
• hmax é a altura máxima de sucção para não haver cavitação;
• Patm é a pressão atmosférica local;
• Pvapor é a pressão de vapor, depende da temperatura da água (Quadro 1.15 Azevedo Netto);
• γH2O é o peso especifico da água (1000kgf/m³ ou 0,1kgf/cm³);
• hps é a soma das perdas de carga na sucção;
• A pressão de vapor d'água para t = 25,5 °C, Pvapor = 0,035 kgf/cm² (Quadro 1.15- Azevedo
Netto).
• A pressão atmosférica ao nível do mar é igual a 1,0 kgf/cm² (Patm = 1,0 kgf/cm²).
• NPSH (Net Pressure Suction Head) é obtido das tabelas do fabricante.
NPSH: Energia Disponível no Líquido na
Entrada da Bomba
• A sigla NPSH (Net Pressure Suction Head) é adotada
universalmente para designer energia disponivel na
sucção, ou seja, a carga positiva e efetiva na sucção. Há
dois valores a considerar:
1) NPSH requerido, que é uma característica hidráulica da
bomba, fornecida pelo fabricante.
2) NPSH disponível, que é uma característica das
instalações de sucção.
-H altura de aspiração;
+H carga ou altura de água na sucção (entrada afogada);
• Os outros termos já foram definidos no item anterior.
• NPSH disponível, que é uma característica das
instalações de sucção, pode ser calculado pela equação a
seguir:
Para que a bomba funcione 
bem, é preciso que:
• Em geral a escolha é feita utilizando-se os catálogos dos
fabricantes.
ESCOLHA DO CONJUNTO MOTOR-BOMBA
• As bombas podem ser associadas em paralelo ou em
série.
• Duas ou mais bombas em paralelo tem suas vazões
somadas, para uma mesma altura manométrica.
• Duas ou mais bombas em séries tem as suas alturas
manométricas somadas para a mesma vazão.
EXEMPLO: Associações em paralelo são comuns quando
se pretende ampliar estações elevatórias ao longo do tempo
e associações em série são utilizadas quando a altura
manométrica apresenta um valor elevado.
ASSOCIAÇÃO DE BOMBAS
EXEMPLO 02:
Bombeiam-se 0,15 m3/s de água através de uma tubulação de 250
mm de diâmetro de um reservatório aberto cujo nível d’água
mantido constante está na cota de 567 m. A tubulação passa por um
ponto alto na cota 587 m. Calcule a potência (em CV) necessária a
bomba com rendimento de 75 %, para manter no ponto alto da
tubulação uma pressão disponível de 147 KN/m2 sabendo que entre
o reservatório e o ponto alto a perda de carga é igual a 7,5 m.
Dados: ρágua = 1 g/cm
3 ; g = 9,8 m/s2.
EXEMPLO 03:
Entre os dois reservatórios mantidos em níveis constantes encontra-
se uma máquina hidráulica instalada em uma tubulação circular
com área igual 0,01 m2. Para uma vazão de 20 L/s entre os
reservatórios, um manômetro colocado na seção B indica uma
pressão de 68,8 KN/m2 e a perda de carga entre as seções C e D é
igual a 7,5 m. Determine o sentido do escoamento, a perda de carga
entre as seções A e B, as cotas piezométricas em B e C, o tipo de
máquina (Bomba ou Turbina) e a potência da máquina (em CV) se
o rendimento é 80 %. Dados: ρágua = 1 g/cm
3 ; g = 9,8 m/s2.
REFERÊNCIAS
AZEVEDO NETTO. Manual de Hidráulica. 8 ed. São 
Paulo: Edgard Blücher LTDA, 1998.
BAPTISTA, M., LARA, M. Fundamentos da Engenharia 
Hidraúlica. 3 ed. Belo Horizonte: UFMG, 2010.
BRUNETTI, F. Mecânica dos fluidos . 2 ed. São Paulo: 
Person Prentice Hall, 2011.